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JP6988865B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維コードをベルトカバー層に用いた空気入りタイヤに関する。
乗用車用又は小型トラック用の空気入りタイヤは、一般的に、一対のビード部間にカーカス層が装架され、トレッド部におけるカーカス層の外周側に複数層のベルト層が配置され、ベルト層の外周側にタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回された複数本の有機繊維コードを含むベルトカバー層が配置された構造を有する。この構造において、ベルトカバー層は主として高速耐久性の改善に寄与する。
従来、ベルトカバー層に使用される有機繊維コードはナイロン繊維コードが主流であるが、ナイロン繊維コードに比べて高弾性であり、かつ安価なポリエチレンテレフタレート繊維コード（以下、ＰＥＴ繊維コードと言う）を使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。更に、タイヤ重量の低減のために、低繊度のＰＥＴ繊維コードを使用することが検討されている。しかしながら、従来の構造のまま単純に低繊度のＰＥＴ繊維コードを用いると、接着耐久性が低下し、高速耐久性を確保することが難しいという問題があった。そのため、低繊度のＰＥＴ繊維コードを用いてタイヤ重量の軽減を図るにあたって、接着耐久性を良好に維持して、高速耐久性を確保するための対策が求められている。
特開２００１‐６３３１２号公報
本発明の目的は、ＰＥＴ繊維コードをベルトカバー層に用いるにあたって、タイヤ重量の軽量化を図りながら、高速耐久性を良好に発揮することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層のベルト層と、前記ベルト層の外周側に配置されたベルトカバー層とを有する空気入りタイヤにおいて、前記ベルトカバー層はコートゴムで被覆された有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回することで構成され、前記有機繊維コードは、単繊度が７００ｄｔｅｘ以下、撚り数が３０回／100mm 以上のポリエチレンテレフタレート繊維コードであり、前記ベルトカバー層の層厚Ｇが前記有機繊維コードのコード径Ｄの１．６倍以上であることを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤは、上述のようにベルトカバー層を構成しているので、タイヤ重量の軽量化を図りながら、高速耐久性を良好に発揮することができる。特に、単繊度が７００ｄｔｅｘ以下の低繊度のポリエチレンテレフタレート繊維コード（ＰＥＴ繊維コード）を用いているため、ベルトカバー層の重量を軽減しタイヤの軽量化を図ることができる。その一方で、有機繊維コード（ＰＥＴ繊維コード）の撚り数を十分に確保しているため、構造的にコード表面の凹凸が多くなり、接着耐久性を向上することができる。また、ベルトカバー層の層厚Ｇをコード径Ｄに対して適度に大きくしているので、ベルトカバー層に占めるゴムの割合が増加し、接着耐久性を向上することができる。このように接着耐久性を向上した結果、高速走行時におけるベルト層とベルトカバー層との層間のセパレーションを防止することができ、高速耐久性の向上を図ることができる。
本発明においては、有機繊維コードが２本または３本の下撚り糸を撚り合わせて構成されていることが好ましい。このように下撚り糸の本数を少なくすることで、タイヤ重量の軽量化を図るには有利になる。
本発明においては、有機繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が３．５％以下であることが好ましい。このように中間伸度を設定することで、コード剛性を確保することができ、高速耐久性を向上するには有利になる。
本発明においては、有機繊維コードのコード径Ｄとベルトカバー層内で隣り合う有機繊維コードどうしの間隔Ｓとが１．０≦Ｓ／Ｄ＜１．５の関係を有することが好ましい。このような構造にすることで、コード間のゴム量を適度に確保することができ、接着耐久性性を向上して、より優れた高速耐久性を得ることができる。
本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線断面図である。 本発明のベルトカバー層を拡大して示す説明図である。
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示す。図１は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。以下、図１を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。
図示の例では、トレッド部１の外表面にタイヤ周方向に延びる複数本（図示の例では４本）の主溝が形成されているが、主溝の本数は特に限定されない。また、主溝の他にタイヤ幅方向に延びるラグ溝を含む各種の溝やサイプを形成することもできる。
左右一対のビード部３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層４が装架されている。各ビード部には、ビードコア５が埋設されており、そのビードコア５の外周上に断面略三角形状のビードフィラー６が配置されている。カーカス層４は、ビードコア５の廻りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されている。これにより、ビードコア５およびビードフィラー６はカーカス層４の本体部（トレッド部１から各サイドウォール部２を経て各ビード部３に至る部分）と折り返し部（各ビード部３においてビードコア５の廻りに折り返されて各サイドウォール部２側に向かって延在する部分）とにより包み込まれている。カーカス層４の補強コードとしては、例えばポリエステルコードが好ましく使用される。
一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図示の例では２層）のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、例えばスチールコードが好ましく使用される。
更に、ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、ベルトカバー層８が設けられている。ベルト補強層８は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルト補強層８において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°〜５°に設定されている。本発明では、ベルトカバー層８は、ベルト層７の全域を覆うフルカバー層８ａを必ず含み、任意でベルト層７の両端部を局所的に覆う一対のエッジカバー層８ｂを含む構成にすることができる（図示の例では、フルカバー層８ａおよびエッジカバー層８ｂの両方を含む）。ベルトカバー層８は、少なくとも１本の有機繊維コードを引き揃えてコートゴムで被覆したストリップ材をタイヤ周方向に螺旋状に巻回して構成するとよく、特にジョイントレス構造とすることが望ましい。
本発明では、ベルトカバー層８を構成する有機繊維コードは、ポリエチレンテレフタレート繊維コード（ＰＥＴ繊維コード）であり、単繊度が７００ｄｔｅｘ以下、好ましくは４００ｄｔｅｘ〜６００ｄｔｅｘであり、撚り数が３０回／100mm 以上、好ましくは３０回／100mm 〜４１回／100mm である。また、図２に示すように、ベルトカバー層８の層厚（圧延ゲージ）をＧ、有機繊維コード８Ｃのコード径をＤとすると、ベルトカバー層８の層厚Ｇは有機繊維コード８Ｃのコード径Ｄの１．６倍以上、好ましくは１．６０倍〜１．８０倍、より好ましくは１．７０倍〜１．８倍に設定されている。
本発明では、上述のように単繊度が７００ｄｔｅｘ以下の低繊度のＰＥＴ繊維コードを用いているため、ベルトカバー層８の重量を軽減して、タイヤの軽量化を図ることができる。その一方で、ＰＥＴ繊維コードの撚り数を３０回／100mm 以上にしているため、構造的にコード表面の凹凸が多くなり、接着耐久性を向上することができる。また、単繊度が上述の範囲の低繊度のＰＥＴ繊維コードにおいて撚り数を多くしているので、コードの構造（捩じれの程度）が良好になり、良好な耐疲労性を確保することもできる。更に、ベルトカバー層８Ｃの層厚Ｇをコード径Ｄに対して適度に大きくしているので、ベルトカバー層８に占めるゴムの割合が増加し、接着耐久性を向上することができる。このように接着耐久性を向上した結果、高速走行時におけるベルト層７とベルトカバー層８との層間のセパレーションを防止することができるので、優れた高速耐久性を得ることができる。
このとき、有機繊維コード（ＰＥＴ繊維コード）の単繊度が７００ｄｔｅｘを超えると、タイヤ重量を軽減する効果が十分に得られない。ＰＥＴ繊維コードの撚り数が３０回／100mm 未満であると、コード表面の凹凸が充分に確保できないため、接着耐久性を向上することができず、高速耐久性が低下する。また、単繊度と撚り数が上述の範囲から外れてコードの捩じれが少なくなると、コードの耐疲労性が低下する虞がある。ベルトカバー層８の層厚Ｇが有機繊維コードのコード径Ｄの１．６倍未満であると、ゴム量を十分に確保できず、接着耐久性を向上する効果が限定的になり、高速耐久性を向上することができない。尚、ベルトカバー層８の層厚Ｇが過度に大きくなると、低繊度コードを用いることによる軽量化の効果が相殺される虞があるため、上述の層厚Ｇとコード径Ｄの関係において更にベルトカバー層８の層厚Ｇが好ましくは０．６２ｍｍ〜０．７０ｍｍ、より好ましくは０．６５ｍｍ〜０．７０ｍｍであるとよい。
有機繊維コード（ＰＥＴ繊維コード）は、複数本の下撚り糸を撚り合わせて構成されるが、下撚り糸の本数は２本または３本であることが好ましい。このとき、有機繊維コード（ＰＥＴ繊維コード）の総繊度が好ましくは２１００ｄｔｅｘ以下、より好ましくは８００ｄｔｅｘ〜１７５０ｄｔｅｘであるとよい。このように下撚り糸の本数や総繊度を小さく抑えることで、タイヤ重量の軽量化を図るには有利になる。
有機繊維コード（ＰＥＴ繊維コード）は、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が好ましくは３．５％以下、より好ましくは３．０％〜３．５％であるとよい。このように中間伸度を設定することで、コード剛性を確保することができ、高速耐久性を向上するには有利になる。有機繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が３．５％を超えると、コード剛性を十分に確保することができず、高速耐久性を向上する効果が限定的になる。尚、「２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度」とは、ＪＩＳ Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、つかみ間隔２５０ｍｍ、引張速度３００±２０ｍｍ／分の条件にて引張試験を実施し、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時に測定される試料コードの伸び率（％）である。
図２に示すように、有機繊維コード８Ｃのコード径をＤ、１層のベルトカバー層８の中でタイヤ方向に隣り合う有機繊維コード８Ｃどうしの間隔をＳとすると、これらコード径Ｄと間隔Ｓとが好ましくは１．０≦Ｓ／Ｄ＜２．０、より好ましくは１．１≦Ｓ／Ｄ≦１．９の関係を満たすことが好ましい。このような構造にすることで、コード間のゴム量を適度に確保することができ、接着耐久性を向上するには有利になる。コード径Ｄと間隔Ｓとの関係が上述の関係を満たさず、間隔Ｓが相対的に小さいと、コード間のゴム量を充分に確保することができず接着耐久性が低下し、コード径Ｄが相対的に小さいと、コード切れを生じやすくなり耐久性を確保することが難しくなる。
ベルトカバー層８を構成する有機繊維コードとして用いるＰＥＴ繊維コードは、更に、１００℃における熱収縮応力が０．６ｃＮ／ｔｅｘ以上であることが好ましい。このように１００℃における熱収縮応力を設定することで、より効果的に空気入りタイヤの耐久性を良好に維持しながら、高速耐久性を向上することができる。ＰＥＴ繊維コードの１００℃における熱収縮応力が０．６ｃＮ／ｔｅｘよりも小さいと走行時のタガ効果を充分に向上することができず、高速耐久性を十分に維持することが難しくなる。ＰＥＴ繊維コードの１００℃における熱収縮応力の上限値は特に限定されないが、例えば２．０ｃＮ／ｔｅｘにするとよい。尚、本発明において、１００℃での熱収縮応力（ｃＮ／ｔｅｘ）は、ＪＩＳ‐Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、試料長さ５００ｍｍ、加熱条件１００℃×５分の条件にて加熱したときに測定される試料コードの熱収縮応力である。
上述のような物性を有するＰＥＴ繊維コードを得るために、例えばディップ処理を適正化すると良い。つまり、カレンダー工程に先駆けて、ＰＥＴ繊維コードには接着剤のディップ処理が行われるが、２浴処理後のノルマライズ工程において、雰囲気温度を２１０℃〜２５０℃の範囲内に設定し、コード張力を２．２×１０-2Ｎ／ｔｅｘ〜６．７×１０-2Ｎ／ｔｅｘの範囲に設定することが好ましい。これにより、ＰＥＴ繊維コードに上述のような所望の物性を付与することができる。ノルマライズ工程におけるコード張力が２．２×１０-2Ｎ／ｔｅｘよりも小さいとコード弾性率が低くなり、中周波ロードノイズを十分に低減することができず、逆に６．７×１０-2Ｎ／ｔｅｘよりも大きいとコード弾性率が高くなり、コードの耐疲労性が低下する。
タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５であり、図１に例示する基本構造を有し、ベルトカバー層を構成する有機繊維コードの単繊度、有機繊維コードを構成する下撚り糸の本数（撚り本数）、ベルトカバー層における有機繊維コードの打ち込み密度（エンド数）、ベルトカバー層の層厚Ｇ、有機繊維コードのコード径Ｄ、ベルトカバー層においてタイヤ幅方向に隣り合う有機繊維コードどうしのコード間隔Ｓ、コード径Ｄに対する層厚Ｇの比Ｇ／Ｄ、コード径Ｄに対するコード間隔Ｓの比Ｓ／Ｄ、有機繊維コードの撚り数、有機繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度を表１〜２のように異ならせた従来例１、比較例１〜４、実施例１〜１０のタイヤを製作した。
いずれの例においても、ベルトカバー層はフルカバー層が１層のみ設けられ、そのベルトカバー層は１本の有機繊維コード（ＰＥＴ繊維コード）を引き揃えてコートゴムで被覆してなるストリップをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したジョイントレス構造を有している。また、各例において、中間伸度は、ＪＩＳ Ｌ１０１７の「化学繊維タイヤコード試験方法」に準拠し、つかみ間隔２５０ｍｍ、引張速度３００±２０ｍｍ／分の条件にて引張試験を実施して測定した。
これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、ベルトカバー層の重量、高速耐久性、高速耐久性の試験後のタイヤの破壊形態を評価し、その結果を表１，２に併せて示した。
ベルトカバー層の重量
各試験タイヤに使用する有機繊維コードとゴム層の重量からベルトカバー層の重量を算出した。評価結果は、従来例１を１００とする指数で示した。この指数値が小さいほどベルトカバー層の重量が小さいことを意味する。
高速耐久性
各試験タイヤをリムサイズ１５×７Ｊのホイールに組み付け、内圧２３０ｋＰａで酸素を封入した状態で温度７０℃、湿度９５％に保持されたチャンバー内に３０日間保管した。このように前処理された試験タイヤを、表面が平滑な鋼製で直径１７０７ｍｍのドラムを備えたドラム試験機に装着し、周辺温度を３８±３℃に制御し、速度１２０ｋｍ／ｈから２０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ加速し、タイヤに故障が生じるまでの走行距離を計測した。評価結果は、走行距離の測定値を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、故障が生じるまでの走行距離が長く、湿熱劣化後においても高速耐久性が優れていることを意味する。尚、指数値が「９０」以上であれば、実用上十分な高速耐久性が得られたことを意味する。
破壊形態
上述の高速耐久性の試験を行った後に、各試験タイヤを解体してベルトカバー層における故障の状況（破壊形態）を目視で確認した。評価結果は、以下のＡ〜Ｄで示した。
Ａ：トレッド部においてコードとゴムとの界面でセパレーションが生じた。
Ｂ：ベルト間でセパレーションが生じた。
Ｃ：ベルトカバー層を構成する有機繊維コードの疲労に起因する破壊が生じた。
Ｄ：ベルト層とベルトカバー層との間の層間でセパレーションが生じた。
Figure 0006988865
Figure 0006988865
表１，２から判るように、実施例１〜１０のタイヤは、基準となる従来例１との対比において、ベルトカバー層の重量を低減し、湿熱劣化後においても良好な高速耐久性を発揮した。また、実施例１〜１０は、高速耐久性の試験（破壊試験）後における破壊形態が、従来の一般的な単繊度の有機繊維コードを用いたベルトカバー層を備えた空気入りタイヤ（従来例１、比較例１）と同じであり、低繊度コードを用いたことによる悪影響が生じていないことが明らかである。
一方、比較例１は、単繊度が大きいため、ベルトカバー層の重量を低減する効果が得られなかった。比較例２は、低繊度コードを用いているが、撚り数と比Ｓ／Ｄが共に小さいため、高速耐久性が悪化した。また、高速耐久性の試験（破壊試験）後に好ましくない破壊形態が生じていた。比較例３は、低繊度コードを用いているが、比Ｓ／Ｄが小さいため、高速耐久性の試験（破壊試験）後に好ましくない破壊形態が生じていた。比較例４は、有機繊維コードの撚り数が小さいため、充分な接着耐久性が得られず、高速耐久性が低下した。また、高速耐久性の試験（破壊試験）後に好ましくない破壊形態が生じていた。
１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトカバー層
８ａ フルカバー層
８ｂ エッジカバー層
８Ｃ 有機繊維コード
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (4)

  1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層のベルト層と、前記ベルト層の外周側に配置されたベルトカバー層とを有する空気入りタイヤにおいて、
    前記ベルトカバー層はコートゴムで被覆された有機繊維コードをタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回することで構成され、
    前記有機繊維コードは、単繊度が７００ｄｔｅｘ以下、撚り数が３０回／100mm 以上のポリエチレンテレフタレート繊維コードであり、
    前記ベルトカバー層の層厚Ｇが前記有機繊維コードのコード径Ｄの１．６倍以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記有機繊維コードが２本または３本の下撚り糸を撚り合わせて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記有機繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の中間伸度が３．５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記有機繊維コードのコード径Ｄとベルトカバー層内で隣り合う前記有機繊維コードどうしの間隔Ｓとが１．０≦Ｓ／Ｄ＜１．５の関係を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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